納米路面混凝土的全壽命性能.pdf

1、近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路交通運輸呈現(xiàn)出“大流量、重型化”特點，而瀝青路面的質(zhì)量和數(shù)量難以滿足要求，從而為混凝土路面的發(fā)展提供了良好機(jī)遇。目前，混凝土路面在我國高等級公路中的應(yīng)用越來越廣泛，故對其性能進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究具有重要的意義。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的理念，混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計要以路面全壽命周期的性能與成本作為衡量路面性能和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)劣的指標(biāo)，即要體現(xiàn)“全壽命設(shè)計”的思想。
　　納米材料是一門新興的并正在迅速發(fā)展的材料學(xué)科。由于其

2、小尺寸，納米材料在結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)等方面具有許多獨特的性質(zhì)，已經(jīng)成為當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點，被科學(xué)家們譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”。納米材料為發(fā)展多功能土木工程材料和改善傳統(tǒng)土木工程材料的性能開辟了一條嶄新的途徑。然而，目前納米材料在土木工程材料領(lǐng)域的研究與應(yīng)用還很少。
　　本文利用納米材料的特殊性能，提出在普通路面混凝土中摻入適量的納米材料，研制具有良好力學(xué)性能和耐久性能的納米路面混凝土，并對其全壽命性能進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究

3、。同時對PP纖維混凝土以及納米材料與PP纖維混摻混凝土的相關(guān)性能進(jìn)行了對比研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，通過試驗分析確定摻加納米材料、PP纖維以及兩者混摻時混凝土的制備工藝；在普通路面混凝土配合比的基礎(chǔ)上，確定納米混凝土、PP纖維混凝土、納米材料與PP纖維混摻混凝土的配合比；對各種混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行試驗研究，分析納米材料的種類和摻量對混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律，揭示納米材料對混凝土強(qiáng)度的改善機(jī)理，進(jìn)一步對混凝土的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)

4、度的關(guān)系進(jìn)行分析。
　　其次，采用滾珠軸承法對各種混凝土的耐磨性進(jìn)行試驗研究，分析納米材料的種類和摻量對混凝土耐磨性的影響規(guī)律，揭示納米材料對混凝土耐磨性的改善機(jī)理；建立混凝土的耐磨性與其強(qiáng)度之間的關(guān)系。
　　第三，分別采用壓汞法和NEL法對各種混凝土的孔結(jié)構(gòu)和抗?jié)B性進(jìn)行試驗研究，分析納米材料的種類和摻量對混凝土孔結(jié)構(gòu)和抗?jié)B性的影響規(guī)律，揭示納米材料對混凝土孔結(jié)構(gòu)和抗?jié)B性的改善機(jī)理；建立混凝土的抗?jié)B性與其強(qiáng)度以及孔結(jié)構(gòu)之間的

5、關(guān)系。
　　第四，采用快凍法對各種混凝土的抗凍性進(jìn)行試驗研究，分析納米材料的種類和摻量對混凝土抗凍性的影響規(guī)律，揭示納米材料對混凝土抗凍性的改善機(jī)理；建立混凝土的凍融累積損傷模型，并采用該模型計算各種混凝土的使用壽命。
　　第五，采用三分點法對各種混凝土的彎曲疲勞性能進(jìn)行試驗研究，建立各種混凝土的疲勞方程，并由此計算混凝土的理論疲勞壽命和理論應(yīng)力水平；分析納米材料的種類和摻量對混凝土彎曲疲勞性能的影響規(guī)律，揭示納米材料對混凝

6、土彎曲疲勞性能的改善機(jī)理；研究PZT陣列對納米混凝土梁的彎曲疲勞累積損傷的監(jiān)測，分析PZT信號在疲勞損傷過程中不同階段的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了PZT信號中的聲發(fā)射現(xiàn)象；采用落球法對各種混凝土的抗沖擊性能進(jìn)行試驗研究。
　　最后，綜合路面結(jié)構(gòu)全壽命周期費用分析、路面使用性能評價和預(yù)測、路面結(jié)構(gòu)可靠度和耐久性設(shè)計等方面構(gòu)建了混凝土路面結(jié)構(gòu)的全壽命設(shè)計理論框架，提出了混凝土路面結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計流程；給出了普通混凝土路面和納米混凝土路面板厚的可靠度和